AbstractsBiology & Animal Science

In den letzten Jahrzehnten wurden im Bereich der organischen Halbleiter große Fortschritte erzielt. Während die Leuchtdiodentechnologie auf der Grundlage von organischen Materialien bereits auf dem Markt ist, muss die organische Photovoltaik noch weiter verbessert werden. Im Fokus der Forschung stehen dabei Polymersolarzellen, die die kostengünstige Anfertigung von leichten, flexiblen, großflächigen Solarzellenmodulen mittels Rollenvordrucktechnologie versprechen. Aufgrund ihrer vielen Freiheitsgrade können konjugierte Polymere viele verschiedene Konformationen und räumliche Anordnungen einnehmen. Durch die gleichzeitige Ausbildung von ungeordneten und geordneten Bereichen, in denen die Polymerketten planariziert und aggregiert vorliegen, zeigen halbleitende Polymere daher häufig semikristallines Verhalten. Diese Arbeit behandelt deshalb zum einen die Aspekte der Konformation und Aggregation in konjugierten Polymeren sowie ihren Einfluss auf die Delokalization des angeregten Zustands und die exzitonische Kopplung. Zum anderen beleuchtet sie den Aspekt der gezielt kontrollierten Aggregatbildung in konjugierten Polymeren, um die damit verbundenen Auswirkungen auf leistungsbestimmende Eigenschaften in Solarzellen oder Transistoren zu untersuchen. Die hier untersuchten Eigenschaften umfassen die Ladungsträgerbeweglichkeit sowie den Prozess der Exzitonendissoziation in Hybridheteroübergängen. Das ausführlich untersuchte Polymer Poly(3-hexylthiophen) (P3HT) zeigt die Bedeutung des semikristallinen Verhaltens für Polymersolarzellen und Feldeffekttransistoren auf. Eine gezielte Kontrolle des semikristallinen Verhaltens ermöglicht höhere Energieeffizienzen in Solarzellen sowie hohe Ladungsträgerbeweglichkeiten. Im ersten Teil dieser Arbeit wird daher die durch Lösungsmittelqualität kontrollierte Aggregatbildung in Poly(3-hexylthiophen) in Abhängigkeit vom Molekulargewicht und der Synthesemethode erforscht. Der Einfluss dieser Faktoren auf die photophysikalischen und elektrischen Eigenschaften von P3HT wird mittels Absorptionsmessungen an Lösungen und dünnen Schichten sowie mittels Messungen der Ladungsträgerbeweglichkeit in Transistoren untersucht. Der Anteil der gebildeten Aggregate sowie die exzitonische Kopplung und die Konjugationslänge innerhalb der Aggregate werden aus den Absorptionsspektren in Abhängigkeit der Lösungsmittelqualität und des Molekulargewichtes (5 kDa bis 19 kDa) abgeleitet. Die daraus resultierende Kontrolle der Aggregatbildung in Lösung erlaubt es, die Aggregateigenschaften in dünnen Schichten zu kontrollieren. Zudem korreliert die Neigung der Proben zur Aggregation mit ihrer Ladungsträgerbeweglichkeit. Dabei spielt die Synthesemethode besonders für kleine Molekulargewichte (bis zu 11 kDa) eine wichtige Rolle, denn die Proben mit schmalen Molekulargewichtsverteilungen, die durch wohldefinierte Syntheseansätzen gewonnen werden, erreichen hohe Ladungsträgerbeweglichkeiten bis zu 0,01 cm²/Vs. Für Proben mit höherem Molekulargewicht bringen wohldefinierte Syntheseansätze keine Vorteile mehr. Im zweiten…